AIとは何か

非エンジニアでもわかる!めちゃくちゃ役立つAIのアルゴリズム一覧

非エンジニアでもわかる!めちゃくちゃ役立つAIのアルゴリズム一覧

AI(人工知能)はここ最近、AppleやGoogleなどの大手テック企業がそのサービスを大々的にアピールしていることもあり、IT系エンジニアや研究者でなくても日常的に耳にするようになりましたよね。

しかしひとことにAI(人工知能)と言っても、漠然と質問に答えてくれるロボットのようなものなど、AI(人工知能)がどのような仕組みで動いているのかはよく分からない方も多いのではないのでしょうか。

簡単にいうと、AI(人工知能)はアルゴリズムという規則に沿って動作するコンピュータプログラムです。Apple SiriなどのAI(人工知能)は私たちが質問をした内容をアルゴリズムに当てはめて、最適な回答を導き出しています。

さてここからは、そもそもAI(人工知能)とはなにか?と、様々なサービスに採用されているAI(人工知能)のアルゴリズムについて紹介していきます。

AI(人工知能)とは

AIのイメージ

アルゴリズムの前に、まずはAI(人工知能)について説明しましょう。

AI(人工知能)とは

「Artificial Intelligence」の略で日本語では「人工知能」と訳され、人間でいうところの脳の役割りをコンピュータのプログラムによって模倣する技術です。

AI(人工知能)は一般的に「強いAI(人工知能)」と「弱いAI(人工知能)」に分けられます。

強いAI(人工知能)は汎用人工知能と呼ばれ、人間と同じように幅広い知識を持ち、仕事をこなすこともできます。
一方、
弱いAI(人工知能)は特化型人工知能と呼ばれ、囲碁のAlpha Goなど、ひとつの分野に特化したプログラムのことを指します。

しかし、2018年現在でも強いAI(人工知能)は実現できていません。つまり世の中で活用されているAI(人工知能)のサービスは全て弱いAI(人工知能)ということですよね。

近年この弱いAI(人工知能)は、

機械学習という手法により、様々なアルゴリズムを用いた処理を行うプログラムが多く採用されています。

もっと詳しく知りたい方はこちら↓

AI(人工知能)を活用した事業サービス

  • 株取引
    過去の結果から株価を予測するサービスが運用されています。簡単な機械学習では、株価チャートの上がり下がりを過去の統計から予測する仕組みで人気ですよね。
  • 接客サービス
    決まった応対だけでなく自然な会話もできるので、各社積極的に開発してます。ソフトバンクのPepperが有名でしょう。
  • コールセンター業務
    音声認識を活用したコールセンターのオペレーター補助にAIが活用され始めています。
  • 医療
    CT撮影画像からAI(人工知能)がガンを予測するという研究が進んでいます。

AI(人工知能)のアルゴリズム一覧

開発をするイメージ

次にAI(人工知能)のアルゴリズムについてお話しましょう。AI(人工知能)を作る際、事前にどんなAI(人工知能)を作りたいかを事前に決めた上で最適なアルゴリズムを選択する必要があります。

AI(人工知能)のアルゴリズムは主に以下のとおりです。

相関ルール学習

「相関ルール学習」とは、大規模なデータから相関ルールを抜き出すアルゴリズムです。たとえば、

スーパーマーケットの取引データから、コーヒーを購入した顧客は、ドーナツも購入する可能性が高いといった相関データを導き出します。

ニューラルネットワーク

人工ニューラルネットワークとも呼ばれる生物の神経を模したアルゴリズム。

人間の脳神経系のニューロンををコンピュータ上で表現するために作られた数学モデルで、近年ディープラーニングという機械学習でも積極的に使用されています。

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遺伝的プログラミング

生物の進化をモデルとしたアルゴリズム。

プログラム内に生成した仮想生物の選択・淘汰を繰り返し、世代を重ねるごとにより解を最適化していきます。

帰納論理プログラミング

具体的な観測事例から、論理プログラミングを使って学習を規則化するアルゴリズムです。

全てのポジティブな例を含み、ネガティブな例を含まない仮説的論理プログラムを生成します。

サポートベクターマシン

AI(人工知能)の教師あり学習を用いるパターン認識モデルの一つのアルゴリズム。

現在知られているアルゴリズムの中でも認識性能が優れた学習モデルの一つでしょう。

クラスタリング

クラスタリングは教師なし学習アルゴリズムであり、統計的データ解析でよく使われます。

観測された例を指示された基準に従ってクラスタという部分集合に振り分けるもので、それぞれの部分集合に含まれるデータがある共通の特徴を持つようにすることで、類似性や、ある定められた距離尺度に基づく近さデータを示します。

主成分分析(PCA)

主成分分析(PCA)は次元削減の手法の一つで、高次元のデータにおいてデータ全体のばらつき(分散と言います)が最大となる方向を見つけ出し、元の次元と同じかそれよりも低い次元の新しい部分空間へ射影する手法です。

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ベイジアンネットワーク

因果関係を確率により記述するモデルのアルゴリズムであり、

原因と結果の関係の複数の組み合わせにより、原因と結果が影響し合いながら発生する現象をネットワーク図と確率で可視化したものです。

ある原因から発生する結果を、確率をもって予測する推論手法ともいえるでしょう。

強化学習

試行錯誤を通じて価値を最大化するような行動を学習するアルゴリズムです。

例えば株取引のように持っている株をすべて売り出して、その時点で最もキャッシュを得ることができますが、より長期的な意味で価値を最大化するために株をもう少し手元に置いておいたほうが良いかもしれない、というようなことをします。

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表現学習

画像や音、自然言語、時系列データなどの要素を予測問題を解くことで分散表現として抽象化するアルゴリズムです。

表現学習により要素の分類や要素のラベルの推定 を分散表現の簡単な演算により精度良く行えることがわかっています。

 

アルゴリズムを使って開発をするイメージ

今回、AIにおけるアルゴリズムを紹介しました。ここで紹介したアルゴリズムは一例であり、各企業、研究者たちはAI(人工知能)の精度を上げるために新たなアルゴリズムを生み出しているでしょう。

しかしながら、これらの機械学習のアルゴリズムはそれぞれメリット、デメリットがあるためどんなAI(人工知能)を作りたいかによって最適なアルゴリズムを選択する必要があります。

冒頭で紹介した汎用人工知能と呼ばれる強いAI(人工知能)を作るためには、これら複数のアルゴリズムを複雑に組み合わせたり、新たに革新的なアルゴリズムを開発していくなど、まだまだ研究を進めていくことが必要でしょう。

この先、各企業や研究者の尽力により、近い将来人間に近い仕事ができるAI(人工知能)が登場するかもしれませんよね。

参照元 Azure Machine Learning Studio のアルゴリズムの選択方法
機械学習とは!?機械学習の種類について

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